能量之源光与光合作用hao上课讲义.ppt
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1、能量之源光与光合作用hao题型年份及考卷考点选择题2010全国、山东、江苏、广东卷2009全国、重庆、山东卷光合作用的过程及影响因素非选择题2010福建、安徽、浙江2009年四川、广东、重庆、全国卷光合作用原理和有关实验2010浙江、江苏卷光合作用与细胞呼吸的关系1(2010天津理综,1)在叶肉细胞中,CO2的固定和产生场所分别是()叶绿体基质类囊体薄膜线粒体基质线粒体内膜ABC D答案A解析考查光合作用、细胞呼吸的过程及其特点。叶肉细胞中CO2的固定属于光合作用中的暗反应阶段,暗反应的场所是叶绿体基质;叶肉细胞中CO2是有氧呼吸的第二阶段或是无氧呼吸的第二阶段产生的,其场所分别是线粒体基质和
2、细胞质基质。2(2010上海)右图中代表新鲜菠菜叶的光合色素纸层析结果,则下图所示结果最有可能来自于()A水培的洋葱叶B生长的柳树幼叶C培养的衣藻D秋冬的银杏落叶答案D解析新鲜菠菜叶中的光合色素含量充足完整,据图可知,滤纸上的四条色素带完整,从上到下依次为胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b。图滤纸上的色素带不完整,只有胡萝卜素、叶黄素。秋冬的银杏落叶呈黄色(或橙黄色),这是由于低温破坏了叶绿素所致,因此叶片中几乎不含叶绿素。其他选项中的材料中都含有充足的四种色素。3(2009安徽,1)叶绿体是植物进行光合作用的场所。下列关于叶绿体结构与功能的叙述,正确的是()A叶绿体中的色素主要分布在类囊体
3、腔内BH2O在光下分解为H和O2的过程发生在基质中CCO2的固定过程发生在类囊体薄膜上D光合作用的产物淀粉是在基质中合成的答案D解析本题主要考查了叶绿体的结构和功能。叶绿体中的色素主要分布在类囊体薄膜上;水的光解发生在基粒上;CO2的固定发生在基质中。光合作用产物最终是在基质中合成的,所以D项正确。4(2008山东理综)下图所示为叶绿体中色素蛋白等成分在膜上的分布。在图示结构上()A生物膜为叶绿体内膜B可完成光合作用的全过程C发生的能量转换是:光能电能化学能D产生的ATP可用于植物体的各项生理活动答案C解析本题综合考查了光合作用的结构基础和过程方面的知识。从图中所含有的色素以及发生的过程可以判
4、断,该膜是类囊体膜,是光反应的场所。发生的物质变化过程是水的光解和ATP的合成;发生的能量变化过程是:光能电能化学能;该过程产生的ATP只用于还原C3,而不能用于其他生理活动。自主梳理一、捕获光能的色素1绿叶中色素的提取和分离(1)可以利用提取绿叶中的色素,在研磨时还应加入少许 和CaCO3,其中前者有助于研磨充分,后者可防止研磨中 。(2)分离的原理是利用色素在层析液中的溶解度不同,的在滤纸上扩散得快,反之则慢。有机溶剂有机溶剂(无水乙醇无水乙醇)SiO2色素被破坏色素被破坏溶解度高溶解度高(3)层析中,在滤纸条上会呈现四条色素带,它们的颜色自上而下依次是、黄色、黄绿色,色素带最宽的颜色呈色
5、,最窄的颜色呈色。橙黄色橙黄色蓝绿色蓝绿色蓝绿蓝绿橙黄橙黄2色素的种类和吸收光谱色素种类颜色吸收光谱滤纸条上位置叶绿素(约占3/4)叶绿素a主要吸收中下层叶绿素b最下层类胡萝卜素(约占1/4)胡萝卜素主要吸收最上层叶黄素中上层蓝绿色蓝绿色黄绿色黄绿色橙黄色橙黄色黄色黄色蓝蓝紫光和紫光和红红光光蓝紫光蓝紫光二、叶绿体的结构和功能1结构:一般呈扁平的椭球形或球形,外表具 ,内部有基粒和,基粒是由 堆叠而成。吸收光能的色素分布于,与光合作用有关的酶分布在。2功能:是进行的场所。三、光合作用的探究历程1直到18世纪中期,人们一直以为只有土壤中的水分是植物建造自身的原料。21771年,英国的普利斯特利的
6、实验证实:植物可以更新因蜡烛或动物呼吸而变得污浊的空气。双层膜双层膜基质基质类囊体类囊体类囊体的薄膜类囊体的薄膜类囊体的薄膜上和基质中类囊体的薄膜上和基质中光合作用光合作用31779年,荷兰的英格豪斯证明了 和在更新空气中不可缺少。41864年,德国的萨克斯的实验证实了光合作用的产物有 。51939年,美国的鲁宾和卡门利用。620世纪40年代,美国的卡尔文,利用技术最终探明了在光合作用中转化为的途径。光光绿叶绿叶淀粉淀粉同位素标记法证明了光合作用释放的氧气来自水同位素标记法证明了光合作用释放的氧气来自水同位素示踪同位素示踪CO2中的碳中的碳有机物中碳有机物中碳互动探究正常杨树的叶为什么呈绿色?
7、秋季为什么变黄了?提示叶绿体中叶绿素的含量多,且对绿光吸收量最少,绿光被反射出来,所以呈绿色。秋季,叶片的叶绿素分子在低温下被破坏,而类胡萝卜素较稳定,所以显出类胡萝卜素的颜色。要点归纳一、“绿叶中色素的提取和分离”的实验分析1原理解读(1)各种色素能溶解在有机溶剂(无水乙醇等)中形成溶液,使色素从生物组织中脱离出来。(2)各种色素都能溶解在层析液中,但在层析液中的溶解度不同:溶解度大的色素分子随层析液在滤纸条上扩散得快,反之则慢,所以不同色素可以在滤纸条上因扩散而分开,各种色素分子在滤纸上可形成不同的色素带。提醒本实验中使用的试剂有毒,不但实验后要洗手,实验前也要洗手。不但滤液细线不能触及层
8、析液,滤纸条也不要触及试管。从色素带的宽度知色素含量的多少依次为:叶绿素a叶绿素b叶黄素胡萝卜素。从色素带的位置知在层析液中溶解度的大小依次为:胡萝卜素叶黄素叶绿素a叶绿素b。.在滤纸上距离最近的两条色素带是叶绿素a与叶绿素b,距离最远的两条色素带是胡萝卜素与叶黄素。3实验要点提示(1)实验中几种化学试剂的作用无水乙醇可溶解叶绿体中的色素。二氧化硅破坏细胞结构,使研磨充分。碳酸钙防止研磨过程中色素被破坏。(2)实验成功的关键叶片要新鲜,颜色要深绿,含有较多色素。研磨要迅速、充分。叶绿素不稳定,易被活细胞内的叶绿素酶水解。充分研磨使叶绿体完全破裂,提取较多的色素。滤液细线不仅要求细、直,而且要求
9、含有较多的色素,所以要求待滤液干后再画一两次。滤液细线不能触及层析液,否则色素溶解到层析液中,滤纸条上得不到色素带。(3)注意事项剪取干燥的定性滤纸,双手尽量不要接触纸面,手要干净、干燥(可以套上塑料袋),以免污染滤纸。加入的SiO2和CaCO3一定要少,否则滤液浑浊,杂质多,颜色浅,实验效果差。根据试管的长度制备滤纸条,让滤纸条长度高出试管约1 cm,高出部分做直角弯折。画滤液细线时,用力要均匀,速度要适中。二、光合作用的探究历程三、叶绿体的结构和功能及色素的种类和作用的理解1叶绿体的结构和功能(1)结构(如右图所示)双层膜:分内、外膜,包围着几个到几十个绿色基粒等细微结构。基粒:每个基粒由
10、许多圆饼状的囊状结构堆叠而成,这些囊状结构称为类囊体,色素就分布在类囊体的薄膜上。基质:在基粒和基粒之间充满基质,含有与光合作用有关的酶。(2)功能:叶绿体内的基粒和类囊体扩展了其受光面积,含有许多吸收光能的色素分子和光合作用所必需的酶,因此叶绿体是高等植物进行光合作用的场所。2叶绿体中的色素种类及作用(1)色素的种类和作用感悟拓展1色素与吸收光谱 2不同颜色温室大棚的光合效率(1)无色透明大棚日光中各色光均能透过,有色大棚主要透过同色光,其他光被其吸收,所以用无色透明的大棚光合效率最高。(2)叶绿素对绿光吸收最少,因此绿色塑料大棚光合效率最低。3影响叶绿素合成的因素(1)光照:光是影响叶绿素
11、合成的主要条件,一般植物在黑暗中不能合成叶绿素,因而叶片发黄。(2)温度:温度可影响与叶绿素合成有关酶的活性,进而影响叶绿素的合成,低温时,叶绿素分子易被破坏,而使叶子变黄。(3)矿质元素:叶绿素中含N、Mg等矿质元素,若缺乏将影响叶绿素的合成,老叶先变黄。另外,Fe是叶绿素合成过程中某些酶的辅助成分,缺Fe也将导致叶绿素合成受阻,幼叶先变黄。4萨克斯实验中黑暗处理的目的:消耗掉叶片中的淀粉,曝光与遮光形成对照,检验试剂为碘蒸气,检验前用酒精浴加热处理,目的是溶解色素;恩格尔曼选用水绵做实验材料的好处:叶绿体呈带状,便于观察,所用细菌异化作用代谢类型为好氧型;鲁宾、卡门用的实验方法为示踪元素法
12、(同位素标记)。典例导悟1下图表示叶绿体中色素的吸收光谱。甲、乙两图分别是()A胡萝卜素、叶绿素的吸收光谱B叶绿素、胡萝卜素的吸收光谱C叶黄素、叶绿素的吸收光谱D叶黄素、胡萝卜素的吸收光谱解析叶绿素主要吸收红光和蓝紫光,在光谱上有两个吸收区域;胡萝卜素主要吸收蓝紫光,在光谱上有一个吸收区域,据此可做出正确判断。答案B如图做色素层析分离的正确装置是()答案D解析色素分离的方法:划好滤液细线的滤纸条下端要插入层析液中,一是不要让滤液细线没入层析液中,因为色素易溶于层析液中,导致色素带不清晰,影响实验效果;二是要盖上培养皿盖,防止层析液挥发,因为层析液中的石油醚、苯等化学药剂都有剧毒,会伤害操作者,
13、而且也会影响色素分离效果,所以A、B、C都不符合实验要求。自主梳理一、光合作用过程1光反应(1)场所:叶绿体的上。(2)条件:、色素、酶等。(3)物质变化:将水分解为,将ADP和Pi合成ATP。(4)能量变化:光能转变为。类囊体的薄膜类囊体的薄膜光光O2和和H活跃的化学能活跃的化学能2暗反应(1)场所:叶绿体的中。(2)条件:酶、H、ATP。(3)物质变化:(CH2O)基质基质2C3(4)能量变化:ATP中活跃的化学能转变为。3应用(1)光合作用强度是指植物在单位时间内通过光合作用制造 的数量。(2)影响光合作用强度的因素包括空气中、土壤中 的多少、光照的和光的 以及温度的高低等。稳定的化学能
14、稳定的化学能糖类糖类CO2的浓度的浓度水分水分长短长短强弱强弱二、化能合成作用1概念:某些细菌能够利用体外环境中的某些 氧化时所释放的能量来制造的合成作用。2实例:硝化细菌能利用时所释放的化学能,将合成糖类。3绿色植物和硝化细菌都能合成有机物,因此属于 生物,而人、动物、真菌及大多数细菌只能利用环境中现成的有机物,属于生物。无机物无机物有机物有机物氨氧化氨氧化CO2和和H2O自养自养异养异养互动探究1.为什么瓜果大棚用无色顶棚,而蔬菜类用蓝色的?提示无色顶棚透光好,光照强,光合作用强度大,糖分积累多。而蓝紫光有利于蛋白质和脂肪的积累,所以使用浅蓝色顶棚有利于改善蔬菜品质,提高蔬菜质量。2绿色植
15、物和硝化细菌在代谢方面有什么异同点?提示相同点:都能将无机物合成有机物,即都是自养生物。不同点:在合成有机物时利用的能量不同,绿色植物利用光能,硝化细菌利用无机物氧化时释放的化学能。一、光反应和暗反应的区别和联系1光反应和暗反应的区别项目光反应暗反应实质光能转换为化学能,并放出O2同化CO2形成有机物 时间短促,以微秒计较缓慢条件需色素和光不需色素和光,需要多种酶项目光反应暗反应场所在叶绿体内的基粒片层结构的薄膜上进行在叶绿体内的基质中进行物质转化(一)物质转化(二)能量转换光能活跃的化学能,并储存在ATP中 ATP中活跃的化学能(CH2O)中稳定的化学能2.光反应和暗反应联系提醒暗反应有光无
16、光都能进行。若光反应停止,暗反应可持续进行一段时间,但时间不长,故晚上一般认为只进行呼吸作用,光合作用不进行。相同时间内,若光照和黑暗间隔处理比一直光照有机物积累多,因为H、ATP基本不积累,利用充分;但一直光照会造成 H、ATP的积累,利用不充分。感悟拓展叶绿体处于不同条件下,C3、C5、H、ATP以及(CH2O)合成量的动态变化条件项目C3C5H和ATP(CH2O)合成量光照不变停止CO2供应减少增加增加减少或没有光照不变CO2供应增加增加减少减少增加光照不变,CO2供应不变,(CH2O)运输受阻增加减少增加减少停止光照CO2供应不变增加下降减少或没有减少或没有突然光照CO2供应不变减少增
17、加增加增加典例导悟2光合作用的过程可分为光反应和暗反应两个阶段,下列说法正确的是()A叶绿体的类囊体膜上进行光反应和暗反应B叶绿体的类囊体膜上进行暗反应,不进行光反应C叶绿体基质中可进行光反应和暗反应D叶绿体基质中进行暗反应,不进行光反应解析光反应是在叶绿体内囊状结构的薄膜上进行的,该过程必须在有光的条件下才能进行;暗反应是在叶绿体内的基质中进行的,该过程有光无光均可。答案D如图是一晴朗夏日某植物光合作用强度随时间变化的曲线图,C点和B点相比较,叶肉细胞内的C3、C5、ATP和H的含量发生的变化依次是()A升、升、升、升B降、降、降、降C降、升、升、升 D升、升、降、降答案C解析光反应和暗反应
18、中 C3、C5、ATP、ADP四种物质与光反应条件中的光和暗反应条件中的CO2之间的关系。C点与B点相比由于气温升高,气孔关闭,CO2的吸收量减少,导致叶肉细胞内C3的含量减少(短时间内C3的生成量减少,而被还原消耗的C3的量不变),C5的含量增多(短时间内 C5的生成量不变,而与CO2结合消耗的C5的量减少),ATP和H的含量增多(短时间内ATP和H的生成量不变,而还原过程中消耗掉的ATP和H减少)。二、影响光合作用的环境因素分析及其应用1光合作用强度的表示方法(1)单位时间内光合作用产生糖的数量;(2)单位时间内光合作用吸收CO2的量;(3)单位时间内光合作用放出O2的量注意最容易检测的是
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